INTERACCIÓN ENTRE DOS CARRITOS, PRÁCTICO 7

TITULO: Práctico Nº 7, “INTERACCIÓN ENTRE DOS CARRITOS”.

OBJETIVOS:

·        El objetivo principal de este práctico, del cual se pueden desglosar otros, es verificar que se cumpla, o no, el principio que refiere a la conservación de la cantidad de movimiento.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

 La rama de la física que se ocupa del estudio del movimiento, lo que lo produce y lo afecta, se llama mecánica. El interés humano en el movimiento se remonta a las civilizaciones más antiguas. Varios científicos de la antigua Grecia, entre quienes se destacaba Aristóteles, propusieron teorías sobre el movimiento, dichas teorías fueron consideradas descripciones útiles, aunque más tarde se demostró que no eran del todo ciertas.
Galileo (1564-1642) e Isaac Newton (1642-1727) formularon  gran parte de los conceptos sobre el movimiento que tienen hoy en día amplia aceptación.
La mecánica se divide en dos partes: cinemática y dinámica.
La cinemática se ocupa de describir el movimiento de los objetos sin considerar qué es lo que lo causa.
La dinámica analiza las causas del movimiento, o sea las fuerzas.
Al estudiar la cinemática estudiamos también otras magnitudes como velocidad, aceleración, tiempo y desplazamiento.
La longitud, la masa y el tiempo son cantidades físicas fundamentales que describen muchas cantidades y fenómenos.
El sistema de unidades que los científicos usan para representar éstas y otras cantidades se basa en el sistema métrico. Históricamente, el sistema métrico fue consecuencia de propuestas para tener un sistema más uniforme de pesos y medidas hechas, que se dieron en Francia durante los siglos XVII y XVIII. La versión moderna del sistema métrico se llama sistema internacional de unidades, que se abrevia oficialmente SI
La masa es la cantidad base con que describimos cantidades de materia. Cuanto mayor masa tiene un objeto, contendrá más materia. La unidad de masa en el SI es el kilogramo (kg).
La velocidad nos dice que tan rápidamente se está moviendo algo y en qué dirección se está moviendo. Podemos hablar de velocidad media y velocidad instantánea. Es también una magnitud vectorial, por lo tanto presenta las cuatros características de un vector. A veces se dice que el tiempo es una cuarta dimensión que acompaña a las tres dimensiones del espacio (x, y, z, t), de tal manera que si algo existe en el espacio, también existe en el tiempo. En cualquier caso, podemos usar sucesos para tomar mediciones del tiempo. La unidad SI del tiempo es el segundo (s).

Un vector es un segmento de recta orientado, es decir, posee un sentido (arriba, abajo, izquierda o derecha), tiene un módulo o valor, una dirección (horizontal o vertical) y un punto de aplicación. Reciben el nombre de magnitudes vectoriales aquellas que pueden ser representadas con un vector, por la tanto, estas magnitudes cumplen con las cuatro características de los vectores. Por ejemplo: fuerza, aceleración, desplazamiento, etc.
Las magnitudes vectoriales se diferencian de las escaleras, estas últimas se expresan solo con el número y la unidad como por ejemplo energía, tiempo, temperatura y masa.
Los vectores se pueden sumar a partir de dos métodos, método analítico y método grafico
El método analítico involucra el teorema del coseno, el teorema del seno y el teorema de Pitágoras dependiendo de los datos que se obtengan.
Para el método gráfico utilizaremos el método del paralelogramo o el método del polígono. Un paralelogramo es un tipo de cuadrilátero que tiene sus lados paralelos dos a dos. Un polígono es un conjunto finito de segmentos de recta consecutivos que encierra una región en el espacio. Newton fue el primero en referirse a lo que en física moderna se denomina cantidad de movimiento lineal. Dicho de otra manera, la cantidad de movimiento de un cuerpo es proporcional tanto a su masa como a su velocidad. Por definición, la cantidad de movimiento lineal de un objeto es el producto de su masa por su velocidad: p = mv.
Unidad SI de cantidad de movimiento: kilogramo-metro/segundo (kg · m/s). Comúnmente nos referimos a la cantidad de movimiento lineal simplemente como cantidad de movimiento, que es una cantidad vectorial que tiene la misma dirección que la velocidad. La cantidad de movimiento lineal total del sistema es la suma vectorial de las cantidades de movimiento de las partículas individuales. Puesto que la cantidad de movimiento es un vector, un cambio de cantidad de movimiento puede ser resultado de un cambio de magnitud, de dirección o de ambas. Newton expresó originalmente su segunda ley del movimiento en términos de cantidad de movimiento, en vez de aceleración.

Fneta=  Expresada en esta forma, la segunda ley de Newton indica que la fuerza externa neta que actúa sobre un objeto es igual a la tasa de cambio de la cantidad de movimiento del objeto con el tiempo.

La importancia de la cantidad de movimiento radica en su carácter conservativo. Un sistema conserva constante su cantidad de movimiento siempre y cuando la sumatoria de las fuerzas exteriores sea nula. Es decir cuando actúan solo fuerzas internas a él.

MATERIALES:

Ø Dos Carritos (uno de ellos con resorte)

Ø Plano horizontal de madera

Ø Regla milimetrada

Ø Tiza

Ø Topes de madera

PROCEDIMIENTO:

Anote la masa de cada carrito, teniendo en cuenta el sistema internacional de medidas (m,k,s).
Comprima el resorte ubicado en uno de los carritos.
Coloque los carritos uno frente al otro en contacto por medio del resorte
Marque su sistema de referencia para cada carrito.
Coloque los topes a una distancia determinada y marque su posición.
Siga corriendo los topes y dejando interactuar a los carritos, hasta que los carritos golpeen simultáneamente emitiendo un sonido en estas condiciones.
Mida el desplazamiento realizado por cada carrito, utilizando una regla de alcance 0,30 m, apreciación, 0,001 m y estimación 0,0005 m.
Proceda a realizar los cálculos correspondientes y a elaborar la conclusión.

OBSERVACIONES, DATOS Y CÁLCULOS:

FUENTES DE ERROR: El margen de error fue de 2,6%, es de suponer que  esta pequeña diferencia se deba a ciertos errores experimentales respecto a aproximaciones sin tener en cuenta el criterio de cifras significativas, el establecimiento de un sistema de referencia y además, que al interactuar ambos carritos era de esperar que aunque sea un poco los topes se movieran del lugar establecido.

CONCLUSIÓN: A pesar del 2,6% de margen de error, estamos en condiciones de afirmar que se verifica el teorema que refiere a la conservación de la cantidad de movimiento. Por lo tanto, se puede afirmar que la sumatoria de las fuerzas exteriores es nula y que solo actúan fuerzas internas al sistema.